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VEZS 2018-08-06
Fach: Verlässliche Echtzeitsysteme ECTS: 5 Prüfer: Peter Ulbrich Beisitzer: Florian Schmaus
Angenehme Atmosphäre. Stift und Papier liegen bereit. Ablauf sehr ähnlich zu dem in den älteren Protokollen beschriebenem.
Was ist ein Fehler?
- Die Nichterfüllung von festgelegten Forderungen (Spezifikation vs. Implementierung)
Wie kann man diese kategorisieren?
- Viele verschiedene Moeglichkeiten z.B. nach Art:
- permanente Fehler: Sind permanent; können erst durch eine korrigierende Maßnahme behoben werden
- sporadische Fehler: unregelmäßiges Auftreten, häufig gebuendelt, oft Vorboten permanenter Fehler
- transiente Fehler: unregelmäßiges Auftreten, durch äußere Einwirkung ausgelöst, münden aber meistens nicht in einen permanenten Fehler
Fehlerkette?
- Defekt - innerer Fehler - Sichtbarkeit des Fehlers
- Implikationen
- gutartiger Defekt
- Software vs. Hardwarefehler
Robuster Systementwurf?
- Gefahrenanalyse, Risikobeurteilung, Fehlerbaumanalyse
Fehlerbaumanalyse?
- Komponente/Pfade finden die zu Systemversagen fuehren
- Wurzel = Fehlverhalten, ausgehend davon Ursachen identifizieren
- Schnitt: atomare Ereignisse, die Schadensereignis verursachen
- Minimalschnitt: kritische atomare Ereignisse, die zu Systemversagen fuehren
- Minimalpfade: Gegenteil Schnitt –> atomare Ereignisse, die das Schadensereignis verhindern
Redundanz?
- Strukturelle Redundanz: Komponenten gleichartig auslegen
- Funktionelle Redundanz: Komponenten verschiedenartig auslegen (unterschiedliche Herleitung)
- Informationsredundanz: Einbringen zusaetzlicher Informationen
- zeitliche Redundanz: Schlupfzeit
Vor-/Nachteile der verschiedenen Arten von Redundanz?
- Strukturell: + Verlaesslich, - teuer, - Gleichtaktfehler
- Funktionell: + Gleichtaktfehler durch Diversitaet vermeiden, - sehr aufwaendig, - Anwendungsspezifisch durch Akzeptanztest
- Informations-: + Fehlererkennung, - Berechnungen teuer, - noch keine Fehlertoleranz
Akzeptanztest vs. Relativtest:
- Ist-Soll-Test vs. Ist-Ist-Test
- Akzeptanztest kann auch Vektor von Eingabewerten entgegennehmen
TMR zeichnen + erklaeren:
- Replikdeterminismus (mit Voraussetzungen), Fehlerisolation (zeitl. + raeuml. Isolation, geringe Kopplung)
- Kritische Bruchstellen vs. Replikationsbereich
- Einigung ueber Eingangswerte: Stellvertreter, Mehrmaliges Auslesen/Replikation, Akzeptanzmaskierer
Akzeptanztest vs. Relativtest:
- Ist-Soll-Test vs. Ist-Ist-Test
- Akzeptanztest kann auch Vektor von Eingabewerten entgegennehmen
Wie TMR mehr haerten?
- Codierung von Replikator, Ausgangsvoter, Sensoren und Aktoren
- Sensoren, Aktoren auch mehrfach auslegen (Bsp. Fluss)
Mit TMR Haertung gegen transiente Fehler, wie andere Fehler Vermeiden?
- Testen
- formale Verifikation
Testen Vor-/Nachteile
- + guenstig, schnell
- - schafft nur Vertrauen nicht Sicherheit, kombinatorische Explosion
Effektivität von Tests messen?
- Untere Schranke Anzahl Testfaelle MCC
- Testueberdeckung (Anweisungs-, Zweig-, Pfad-, Bedingungsueberdeckung) inkl. kurzer Erklaerung Vor-/Nachteile)
Statische Analyse?
- Beweis der Korrektheit
- konkrete Semantik
- abstrakte Semantik
- Code wird nicht ausgefuert nur interpretiert
Eigenschaften der abstrakten Semantik?
- Vollstaendig, Korrekt
- Praezise
- Geringe Komplexitaet
- alles inkl. Skizze
Beispiel abstrakter Semantik?
- Intervallabstraktion (mit Skizze)
Was macht Astree?
- Intervallabstraktion: liefert keine Werte, nur Wertebereich fuer Variablen
- Korrektheit im Sinne des C-Standarts
- Funktionale Verifikation moeglich, aber unvollstaendig
Wie funktionale Eigenschaften nachweisen?
- Vor-/Nachbedingungen, Beweis fuehren
- Hoare Kalkuel: Wenn Vorbedingung gilt, gilt nach Anweisung, Nachbedingung
- WP Kalkuel: Genau umgekehrt, wenn Nachbedingung gilt was ist die schwaechste Vorbedingung, die vor Anweisung gegolten haben muss
Was gibt es ausser Vor- und Nachbedingungen noch?
- Schleifeninvarianten: Muessen vor Waehrend und nach Schleife gelten (Bsp. Maximumsfunktion)
Haben die Konzepte Nachteile?
- Vor-/Nachbedingungen muessen per Hand angegeben werden